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直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真-学位论文.doc
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1、安徽工程大学毕业设计(论文)安徽工程大学本科毕业设计(论文)专 业:车辆工程题 目:直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真作 者 姓 名:导师及职称:导师所在单位:安徽工程大学2013年6月- 41 -安徽工程大学毕业设计(论文)直推式自卸汽车举升机构的建模与仿真摘 要本次设计是以直推式自卸车为设计平台,对其举升机构的建模与仿真,那么首先我要对其举升机构进行建模,采用UG软件进行整车的车架与车厢及其举升机构的建模,在建模之前对已经选定的汽车参数进行其余一系列的参数设计,包括举升机构的与液压机构设计,最终设计出与参数匹配的模型,对其模型进行修改,在建立模型以后,在运用UG的运动仿真项目得到模型的仿真
2、文件。同时得到直推式前置式举升机构具有省力的效果,不利的是其行程过长。对于直推式前置式自卸车主要应用在重型货车上面巨多,因为重型载货汽车,承载的质量较大,在举升时必须考虑到省力情况,相信会找到自卸车举升机构的一个平衡点,使得省力同时行程也比较短。关键词:自卸车;举升机构;液压机构UG;建模;UG仿真 Modeling and Simulation of Straight Push Lifting Mechanism of Dump TruckABSTRACTThis design is based on direct push dump truck platform, the modeling
3、 and simulation of the lifting mechanism, so first of all I want for the lifting mechanism modeling, using UG software to the vehicle frame and the carriage and the modeling of the lifting mechanism of already selected in the car before modeling parameters for the rest of the series of design parame
4、ters, including hydraulic press design, final design and parameter matching model, the model is modified, after the model, the use of UG simulation project get movement model of the simulation file. At the same time get straight push superposed lifting mechanism has the energy saving effect, disadva
5、ntage is the adults too long. For straight push superposed on the dump truck is mainly used in heavy duty truck giant, because of the heavy duty truck, bearing quality is bigger, and effort must be taken into account when lifting, believe that will find a balance point of lifting mechanism of tipper
6、, makes the energy at the same time also shorter.Keywords: dump truck; The lifting mechanism; Hydraulic unit; UG modeling;UG simulation目录摘 要IABSTRACTII插图清单V插表清单VI引言- 1 -绪论- 2 -1 直推式自卸车举升机构的介绍与作用- 2 -1.1 举升机构的分类- 2 -1.2 自卸车的作用- 3 -2 直推式自卸汽车举升机构的研究现状和发展趋势- 3 -2.1 研究现状- 3 -2.2 发展趋势- 3 -3 直推式自卸汽车举升机构的研究
7、意义- 3 -第二章 自卸车举升机构的设计- 5 -2.1 本车型的主要尺寸,及其参数- 5 -2.2 举升机构的选择- 5 -2.2.1 举升机构的结构形式- 5 -2.2.2 各个举升机构的性能比较- 5 -2.2.3 举升结构形式的确定- 5 -2.3 最大举升角的确定- 5 -第三章 自卸车举升机构的运动与受力分析- 6 -3.1 举升机构的运动分析- 6 -3.2 举升机构的受力分析与参数的选定- 6 -3.2.1 油缸的总行程L- 6 -3.2.2 油缸的举升力大小P- 6 -3.2.3 油缸额定压力的选定- 6 -3.2.4液压缸径的设计与确定- 6 -第四章 举升机构的建模-
8、8 -4.1 基本结构的建模- 8 -4.1.1 对车架进行建模- 8 -4.1.2 与车架匹配的车厢的建立- 9 -4.1.3 与车架匹配的车架吊耳建模- 9 -4.1.4 与车架匹配车架支架建模- 10 -4.1.5 与车相匹配的车厢吊耳的建模- 11 -4.1.6 所需要的长短螺栓螺帽的建模- 12 -4.2 举升机构的建模- 13 -4.2.1 液压缸顶部的建模过程- 13 -4.2.2 第一级液压缸建模- 14 -4.2.3 第二级液压缸建模- 14 -4.2.4 第三级液压缸建模- 15 -4.2.5 最后一级液压缸建模- 15 -4.2.6 最后一级液压缸底座建模- 16 -第五
9、章 举升机构的装配- 17 -5.1 举升机构的装配- 17 -5.2 基本结构的装配- 17 -5.3 整体装配- 20 -第六章 举升机构的仿真- 21 -6.1 仿真的初处理- 21 -6.1.1 选择连杆- 21 -6.1.2 添加运动副- 21 -6.2 仿真的解算方案- 24 -6.3 仿真的求解- 24 -结论与展望- 26 -致谢- 27 -参考文献- 28 -附录C:外文文献及其译文- 29 -附录D:主要参考文献摘要- 40 -插图清单图1-1 直推式举升机构.-2-图1-2 单击与多级举升机构.-2-图1-3 连杆组合式举升机构.-3-图4-1 车架的二维模型.-8-图4
10、-2 车架主模型.-9-图4-3 车厢模型.-9-图4-4 车架吊耳.-10-图4-5 镜像的车架吊耳.-10-图4-6 车架支架.-11-图4-7 车厢吊耳.-11-图4-8 长螺栓.-12-图4-9 短螺栓.-12-图4-10 螺帽.-12-图4-11 建模界面.-13-图4-12 第一级液压缸顶部.-14-图4-13 第一级液压缸.-14-图4-14 第二级液压缸.-14-图4-15 第三级液压缸.-15-图4-16 最后一级液压缸.-15-图4-17 最后一级液压缸底座.-16-图5-1 装配界面.-17-图5-2 液压缸装配.-17-图5-3 移动组件界面.-18-图5-4 车架装配
11、.-18-图5-5 支架装配细节.-19-图5-6 车厢与车架的装配.-19-图5-7 车厢吊耳的装配.-19-图5-8 整体装配.-20-图5-9 举升时整体装配.-20-图6-1 连杆选定界面.-21-图6-2 添加运动副.-22-图6-3 添加共线副.-23-图6-4 解算.-24-图6-5 模型仿真.-24-图6-6 仿真位移曲线.-25-图6-7 仿真速度曲线.-25-插表清单表2-1 各种性能的比较.-5-表2-2 货物的安息角.-5-安徽工程大学毕业设计(论文)引言 现在汽车主要都是通过举升机构对车厢进行翻转,从而达到货车卸货的目的,目前直推式自卸车主要是通过以前的设计结果,来满
12、足货车自卸。目前汽车工业发展的经济效益不只是汽车本身,而集中表现在汽车的使用全过程中。随着汽车运输的效益以及各种功能和性能的要求越来越高,作为专用汽车的车辆品种之一的直推式自卸车,几十年来在国内外迅速获得发展与普及,至今其拥有量约占汽车的28%,并且日趋完善。举升机构主要是通过货车自身承载的情况,以及工作工况,从而确定采用怎么样的形式的液压缸,从而设计出液压举升机构,此次设计采用中国重汽中的一款自卸货车进行设计。主要是通过软件对其参数进行建模,得到模型后,对其模型进行仿真,从而得到此次设计的可行性,为载货汽车举升机构今后进一步设计运用提供一定设计基础。绪论1 直推式自卸车举升机构的介绍与作用1
13、.1 举升机构的分类依据举升机构的结构形式,举升机构分为两大类:直推式和组合连杆式,他们均采用液体压力作为举升动力,从而实现车厢的举升。本次设计采用直推式举升机构。(1)直推式举升机构 直推式自卸车举升机构的举升油缸直接作用在汽车车厢底部,由液压缸直接推动车厢倾斜运动。因此根据液压缸所在的车厢底部位置不同分为前置式和中置式,如图1-1所示。图1-1直推式举升机构然而同时根据液压缸的形式又分为单级液压缸和多级液压缸的直推式,如图1-2所示。 图1-2单级与多级举升机构 在相同的举升载荷条件下,前置式需要的举升力较中置式举升力小,但是举升行程较长。然而中置式举升机构举升力较大,其举升行程较短。 (
14、2)组合连杆式举升机构 由于本次设计不采用组合连杆式设计,采用直推式举升机构,故在这里不在详细介绍组合连杆举升机构。组合连杆式举升机构就是借助于机械连杆组合,从而实现举升,使得车厢得到倾斜,得到卸货的目的。如图1-3所示。图1-3连杆组合式举升机构 从能量角度上来说各有各的优点,各有各的缺点,举升力小则行程长,举升力大则行程短。1.2 自卸车的作用随着时代进步,科技越来越先进,搬运工作已经是人力不可解决的事情之一,故自卸型汽车问世,使得人们的劳动强度大大减小,效率大大提升。 自卸汽车又称为“翻斗车”,他是依靠发动机来驱动自卸车自带的举升机构的液压机构,从而实现汽车的货厢倾斜一定的角度,使其得到
15、自动卸货的目的,并且依靠货厢自重使得其复位的一种专用汽车。从而实现了机械化卸货,卸货效率得到大大提高,节约劳动力。2 直推式自卸汽车举升机构的研究现状和发展趋势2.1 研究现状 汽车已经是推动现代文明的交通工具,随着人们的生活水平不断提高,在社会商品和信息交流中,汽车作用日趋重要。汽车工业发展的经济效益不只是汽车本身,而集中表现在汽车的使用全过程中。随着汽车运输的效益以及各种功能和性能的要求越来越高,作为专用汽车的车辆品种之一的直推式自卸车,几十年来在国内外迅速获得发展与普及,至今其拥有量约占汽车的28%,并且日趋完善。 自卸汽车是一种由举升机构操作能将货物自动卸载的运输汽车,在多种领域中得到
16、广泛应用。自20世纪出现以来,不断不发展,日益完善,已经成为当今货物运输的主要车辆之一。自卸汽车具有高度的机动性和卸货机械化的特点,从而可以大大缩短装卸时间,提高运输效率,节省劳动力,减轻劳动强度。随着汽车发展,自卸车不断被采用新材料,新工艺,提高其质量,具有较高的传动效率,控制和操作更为完善,更方便。2.2 发展趋势各国十分注重在自卸汽车上采用先进技术,全面提高自卸汽车的内在质量和使用性能。随着使用范围的不断扩大,用户要求不断提高,自卸汽车正朝着多品种,系列化,小批量的发展方向,并且广泛采用计算机辅助设计,以提高设计质量和缩短研制周期。 3 直推式自卸汽车举升机构的研究意义 直推式自卸汽车在
17、现代化工业生产中起着相当重要的作用,包括:可以大幅提高劳动生产率;可以降低劳动强度,改善劳动条件。自卸车大多使用于条件比较恶劣的矿山和建设工地,举升机构是自卸车的核心机构,举升机构的设计既要考虑其运动学问题,又要考虑其强度问题。因此,对其研究具有重要的理论意义和实用价值。第二章 自卸车举升机构的设计2.1 本车型的主要尺寸,及其参数 本次设计选用中国重汽HOWO重卡 336马力 6X4自卸车整车参数:轴距:3625+1350mm 车身长度:8.214m 车身宽度:2.496m 车身高度:3.17m 整车重量:12.11t 额定载重12.76t 最大总质量:25t 车厢参数:长度:5.6m 高度
18、:2.3m 高度:1.2m2.2 举升机构的选择2.2.1 举升机构的结构形式 前面绪论已经提及到了,举升机构分为两大类:直推式和组合连杆式,他们均采用液体压力作为举升的动力源。2.2.2 各个举升机构的性能比较举升机构是自卸车的重要装置,他直接关系到自卸汽车的结构与举升机构,如表2-1所示。表 2-1各种性能的比较直推式结构紧凑,升效率高,工艺简单,成本较低,用单缸是时容易刚度不足,采用多节缸时密封性较差。组合连杆式举升力系数小,省力,横向刚度好。2.2.3 举升结构形式的确定由于举升机构的重要性,所以在选着举升机构时一定要全面考虑,合理选用,以便能够达到设计要求。由于本次设计题目要求采用直
19、推式,所以考虑采用是前置式还是后置式,综合各个方面采用前置式直推式举升机构设计。2.3 最大举升角的确定车厢的最大举升角,就是车厢的最大倾斜角,是指车厢举升到极限的位置,车厢地板与底部车架平面的夹角。确定车厢最大举升角的依据是货物的安息角,它表明货物内摩擦所能维持的堆积角度,内部摩擦越小,安息角就越小。本车型为直推式自卸货车,下表为一般货物的安息角,如表2-2所示。设计的车厢最大举升角必须要大于货物的安息角。自卸车的最大举升角可在45-70之间选取。举升角越大越容易将货厢内的货物卸净。但是过大的倾斜角会导致货车的稳定性较差,货厢不容易复位。本次设计考虑到时载重型货车,故选取50为最大举升角。表
20、 2-2 货物安息角 单位:度物料名称煤焦炭铁矿石铜矿细砂粗砂石灰石黏土水泥安息角274550404535453035504045504050第三章 自卸车举升机构的运动与受力分析3.1 举升机构的运动分析根据车型选定的参数,本次设计采用直推式前置式举升机构,如图表1-1所示,分析其运动情况,对于这次设计的举升机构,它是通过液压缸与车架的底部相连接然后另一端与车厢的前围板相连接,再通过液压缸的收到液压力的作用,从而使得多级缸依次举升,使得车厢围绕车车架的后端进行运动,从而使得车厢举升达到一定的角度,使得达到货物卸载的目的。3.2 举升机构的受力分析与参数的选定3.2.1 油缸的总行程L根据车厢
21、的总体长度以及车厢与车架铰接的位置分析,本次设计车厢的总体长度为5.6而车厢与车架铰接处距离车厢尾端为0.6米,故得到车厢被举升的总体长度为4.5米,又有本次设计车厢被举升的最大角度为50。故根据公式余弦定理得到油缸总的行程为4.2米,根据行程确定本次设计采用三级液压缸举升机构。通过查阅资料得到选定,本次三级液压缸的行程分别为第一级缸为1.2米,第二级液压缸行程为1.4米,第三级液压缸行程为1.6米。3.2.2 油缸的举升力大小P油缸的举升力大小计算是为了后来对液压缸的缸径设计提供数据参数。油缸推理是根据货车载重情况确定的,本次设计选定的车型整车质量为12.11吨,额定载重质量12.76吨,最
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